When I was a young boy, I used to gaze through the microscope of my father at the insects in amber that he kept in the house. And they were remarkably well preserved, morphologically just phenomenal. And we used to imagine that someday, they would actually come to life and they would crawl out of the resin, and, if they could, they would fly away.
Quando eu era rapaz, costumava observar pelo microscópio do meu pai os insetos dentro de âmbar que ele guardava em casa. Estavam muito bem preservados, morfologicamente, eram fenomenais. Costumávamos imaginar que, um dia, eles iriam reviver e rastejar para fora da resina, e, se pudessem, voariam para longe.
If you had asked me 10 years ago whether or not we would ever be able to sequence the genome of extinct animals, I would have told you, it's unlikely. If you had asked whether or not we would actually be able to revive an extinct species, I would have said, pipe dream. But I'm actually standing here today, amazingly, to tell you that not only is the sequencing of extinct genomes a possibility, actually a modern-day reality, but the revival of an extinct species is actually within reach, maybe not from the insects in amber -- in fact, this mosquito was actually used for the inspiration for "Jurassic Park" — but from woolly mammoths, the well preserved remains of woolly mammoths in the permafrost.
Se me perguntassem, há 10 anos, se poderíamos vir a sequenciar o genoma de animais extintos, eu teria dito: "É pouco provável." Se tivessem perguntado se seríamos capazes de fazer reviver uma espécie extinta, eu teria dito: "Nem pensar." Mas hoje estou aqui, espantosamente, a dizer que o sequenciamento de genomas extintos não só é uma possibilidade como é uma realidade dos tempos modernos. A revitalização de uma espécie extinta está ao nosso alcance, talvez não de insetos em âmbar — este mosquito foi usado como inspiração para o "Parque Jurássico" — mas de mamutes-lanosos, dos restos de mamutes bem preservados no "permafrost".
Woollies are a particularly interesting, quintessential image of the Ice Age. They were large. They were hairy. They had large tusks, and we seem to have a very deep connection with them, like we do with elephants. Maybe it's because elephants share many things in common with us. They bury their dead. They educate the next of kin. They have social knits that are very close. Or maybe it's actually because we're bound by deep time, because elephants, like us, share their origins in Africa some seven million years ago, and as habitats changed and environments changed, we actually, like the elephants, migrated out into Europe and Asia.
Os mamutes-lanosos são especialmente interessantes, a quintessência da Era do Gelo. Eram grandes. Eram peludos. Tinham presas grandes, e parece que temos uma profunda ligação com eles, como temos com os elefantes. Talvez seja porque os elefantes têm muitas coisas em comum conosco. Enterram os seus mortos. Educam a geração seguinte. Têm laços sociais muito definidos. Ou talvez porque estamos ligados por um passado longínquo, porque os elefantes, tal como nós, têm a sua origem em África há uns sete milhões de anos. Quando os "habitats" mudaram e os ambientes mudaram, nós, tal como os elefantes, migrámos para a Europa e para a Ásia.
So the first large mammoth that appears on the scene is meridionalis, which was standing four meters tall weighing about 10 tons, and was a woodland-adapted species and spread from Western Europe clear across Central Asia, across the Bering land bridge and into parts of North America. And then, again, as climate changed as it always does, and new habitats opened up, we had the arrival of a steppe-adapted species called trogontherii in Central Asia pushing meridionalis out into Western Europe. And the open grassland savannas of North America opened up, leading to the Columbian mammoth, a large, hairless species in North America. And it was really only about 500,000 years later that we had the arrival of the woolly, the one that we all know and love so much, spreading from an East Beringian point of origin across Central Asia, again pushing the trogontherii out through Central Europe, and over hundreds of thousands of years migrating back and forth across the Bering land bridge during times of glacial peaks and coming into direct contact with the Columbian relatives living in the south, and there they survive over hundreds of thousands of years during traumatic climatic shifts. So there's a highly plastic animal dealing with great transitions in temperature and environment, and doing very, very well. And there they survive on the mainland until about 10,000 years ago, and actually, surprisingly, on the small islands off of Siberia and Alaska until about 3,000 years ago. So Egyptians are building pyramids and woollies are still living on islands.
O primeiro grande mamute que aparece em cena é o mamute-ancestral, que media quatro metros de altura, pesava cerca de 10 toneladas, e era uma espécie adaptada a florestas. Espalharam-se da Europa Ocidental até à Ásia Central e, atravessando a Ponte Terrestre de Bering, chegaram à América do Norte. Depois, quando o clima voltou a mudar, como sempre acontece, e apareceram novos "habitats", tivemos o aparecimento de uma espécie adaptada à estepe, o mamute-da-estepe, na Ásia Central, que empurrou o mamute-ancestral para a Europa Ocidental. As savanas de pastagens da América do Norte abriram-se, dando origem ao mamute-columbiano, uma espécie enorme e sem pelo, na América do Norte. Foi somente cerca de 500 000 anos mais tarde que tivemos a chegada do mamute-lanoso, o que conhecemos e de que tanto gostamos, espalhando-se de um ponto original a leste de Bering através da Ásia Central, empurrando de novo o mamute-da-estepe para a Europa Central e, depois de centenas de milhares de anos, migrando de um lado para o outro pela Ponte Terrestre de Bering durante a época de picos glaciais e entrando em contato direto com os seus primos columbianos que viviam no sul. Aí sobreviveram centenas de milhares de anos durante as traumáticas mudanças climáticas. Era um animal muito adaptável perante grandes transições de temperatura e ambiente, e deu-se muito, muito bem. Sobreviveram no continente até há cerca de 10 000 anos e, surpreendentemente, nas pequenas ilhas ao largo da Sibéria e do Alasca até pelo menos há 3 000 anos. Os egípcios estavam a construIr as pirâmides e os mamutes-lanosos ainda estavam a viver nas ilhas.
And then they disappear. Like 99 percent of all the animals that have once lived, they go extinct, likely due to a warming climate and fast-encroaching dense forests that are migrating north, and also, as the late, great Paul Martin once put it, probably Pleistocene overkill, so the large game hunters that took them down.
Depois desapareceram. Tal como 99 % de todos os animais, extinguiram-se, talvez por causa do aquecimento climático e da rápida redução das densas florestas que iam migrando para norte e também, como disse Paul Martin, provavelmente da matança do Pleistoceno. Foram as caçadas grossas que os dizimaram.
Fortunately, we find millions of their remains strewn across the permafrost buried deep in Siberia and Alaska, and we can actually go up there and actually take them out. And the preservation is, again, like those insects in [amber], phenomenal. So you have teeth, bones with blood which look like blood, you have hair, and you have intact carcasses or heads which still have brains in them.
Felizmente, encontramos milhões de restos espalhados no "permafrost", profundamente enterrados, na Sibéria e no Alasca, e podemos ir até lá e recuperá-los. A preservação é, mais uma vez, como os insetos no âmbar, fenomenal. Temos dentes, ossos com sangue, que parece ser sangue, temos cabelos, e temos carcaças ou cabeças intactas que ainda têm cérebros dentro delas.
So the preservation and the survival of DNA depends on many factors, and I have to admit, most of which we still don't quite understand, but depending upon when an organism dies and how quickly he's buried, the depth of that burial, the constancy of the temperature of that burial environment, will ultimately dictate how long DNA will survive over geologically meaningful time frames. And it's probably surprising to many of you sitting in this room that it's not the time that matters, it's not the length of preservation, it's the consistency of the temperature of that preservation that matters most.
A preservação e a sobrevivência do ADN depende de muitos fatores e, tenho que reconhecer, muitos deles ainda não entendemos bem, mas consoante a altura em que um organismo morre e quão rapidamente ele é enterrado, a profundidade da sepultura, a constância da temperatura do ambiente dessa sepultura, é que ditam quanto tempo o ADN vai sobreviver em intervalos de tempo geologicamente significativos. Deve ser surpreendente para muitos de vocês nesta sala, que não é o tempo que interessa, não é o período de preservação, é a constância da temperatura de preservação que interessa.
So if we were to go deep now within the bones and the teeth that actually survived the fossilization process, the DNA which was once intact, tightly wrapped around histone proteins, is now under attack by the bacteria that lived symbiotically with the mammoth for years during its lifetime. So those bacteria, along with the environmental bacteria, free water and oxygen, actually break apart the DNA into smaller and smaller and smaller DNA fragments, until all you have are fragments that range from 10 base pairs to, in the best case scenarios, a few hundred base pairs in length. So most fossils out there in the fossil record are actually completely devoid of all organic signatures. But a few of them actually have DNA fragments that survive for thousands, even a few millions of years in time. And using state-of-the-art clean room technology, we've devised ways that we can actually pull these DNAs away from all the rest of the gunk in there, and it's not surprising to any of you sitting in the room that if I take a mammoth bone or a tooth and I extract its DNA that I'll get mammoth DNA, but I'll also get all the bacteria that once lived with the mammoth, and, more complicated, I'll get all the DNA that survived in that environment with it, so the bacteria, the fungi, and so on and so forth. Not surprising then again that a mammoth preserved in the permafrost will have something on the order of 50 percent of its DNA being mammoth, whereas something like the Columbian mammoth, living in a temperature and buried in a temperate environment over its laying-in will only have 3 to 10 percent endogenous.
Se quiséssemos penetrar nos ossos e nos dentes que sobreviveram ao processo de fossilização, o ADN que estava intacto, perfeitamente envolvido em proteínas histonas, seria atacado pela bactéria que vivia em simbiose com o mamute durante toda a sua vida. Essas bactérias, juntamente com as bactérias ambientais, a água livre e o oxigénio, separam o ADN em fragmentos cada vez mais pequenos de ADN, até que tudo o que resta são fragmentos entre 10 pares de bases, no melhor dos cenários, até centenas de pares de bases de comprimento. Há muitos fósseis, no registo de fósseis, que estão totalmente desprovidos de todas as assinaturas orgânicas. Mas alguns deles têm fragmentos de ADN que sobreviveu por milhares ou mesmo milhões de anos. E usando a tecnologia moderna de sala limpa, concebemos modos de separar este ADN do resto da substância presente. Não é uma surpresa para ninguém nesta sala que, se eu agarrar num osso ou dente de mamute, e extrair o ADN, obtenho ADN de mamute. Mas também terei todas as bactérias que viveram com o mamute, e, mais complicado ainda, terei todo o ADN que sobreviveu naquele ambiente com ele, as bactérias, os fungos, e tudo o mais. Não é de estranhar, pois, que um mamute preservado no "permafrost" tenha cerca de 50 % de ADN de mamute, ao passo que um mamute-columbiano, que vivia e foi enterrado num ambiente temperado, terá só entre 3 a 10 % de [ADN] endógeno.
But we've come up with very clever ways that we can actually discriminate, capture and discriminate, the mammoth from the non-mammoth DNA, and with the advances in high-throughput sequencing, we can actually pull out and bioinformatically re-jig all these small mammoth fragments and place them onto a backbone of an Asian or African elephant chromosome. And so by doing that, we can actually get all the little points that discriminate between a mammoth and an Asian elephant, and what do we know, then, about a mammoth?
Mas criámos formas inteligentes para poder discriminar, capturar e discriminar, o ADN de mamute e o ADN não-mamute, e com o progresso do sequenciamento de alto rendimento, podemos retirar e bioinformaticamente rearrumar todos esses pequenos fragmentos de mamutes e colocá-los numa espinha dorsal dum cromossoma de elefante asiático ou africano. Fazendo isso, podemos obter todos os pontinhos que diferenciam um mamute de um elefante asiático. Então, o que é que sabemos sobre um mamute?
Well, the mammoth genome is almost at full completion, and we know that it's actually really big. It's mammoth. So a hominid genome is about three billion base pairs, but an elephant and mammoth genome is about two billion base pairs larger, and most of that is composed of small, repetitive DNAs that make it very difficult to actually re-jig the entire structure of the genome.
O genoma do mamute está quase completo e sabemos que é muito grande. É mamute. Um genoma hominídeo tem cerca de 3 mil milhões de pares de bases, mas o genoma de elefante ou de mamute tem cerca de 2 mil milhões de pares de bases maiores e a maior parte deles são formados por ADN pequeno, repetitivo, o que torna muito difícil reconstruir toda a estrutura do genoma.
So having this information allows us to answer one of the interesting relationship questions between mammoths and their living relatives, the African and the Asian elephant, all of which shared an ancestor seven million years ago, but the genome of the mammoth shows it to share a most recent common ancestor with Asian elephants about six million years ago, so slightly closer to the Asian elephant.
Esta informação permite-nos responder a uma das questões interessantes sobre a relação entre mamutes e os seus parentes vivos, o elefante africano e o asiático. Todos eles partilham um antepassado de há sete milhões de anos, mas o genoma do mamute mostra que tem um antepassado mais recente, comum aos elefantes asiáticos há cerca de seis milhões de anos. portanto, um pouco mais perto do elefante asiático.
With advances in ancient DNA technology, we can actually now start to begin to sequence the genomes of those other extinct mammoth forms that I mentioned, and I just wanted to talk about two of them, the woolly and the Columbian mammoth, both of which were living very close to each other during glacial peaks, so when the glaciers were massive in North America, the woollies were pushed into these subglacial ecotones, and came into contact with the relatives living to the south, and there they shared refugia, and a little bit more than the refugia, it turns out. It looks like they were interbreeding. And that this is not an uncommon feature in Proboscideans, because it turns out that large savanna male elephants will outcompete the smaller forest elephants for their females. So large, hairless Columbians outcompeting the smaller male woollies. It reminds me a bit of high school, unfortunately.
Com o progresso na tecnologia do ADN antigo, podemos começar a sequenciar os genomas das outras formas de mamutes extintos que já referi. Queria falar de dois deles, o mamute-lanoso e o colombiano. Ambos viveram muito perto um do outro durante os picos glaciais. Quando os glaciares eram maciços na América do Norte, os lanosos foram empurrados para esses ecótonos subglaciais e entraram em contacto com os parentes que viviam no sul, e partilharam dos seus refúgios e, segundo parece, mais do que os refúgios. Parece que acasalaram. Não é uma característica invulgar nos proboscídeos, porque acontece que os grandes elefantes machos da savana disputam as fêmeas aos elefantes mais pequenos da floresta. Portanto, os grandes columbianos pelados dominaram os machos lanosos, mais pequenos. Infelizmente, isso faz-me lembrar a faculdade.
(Laughter)
(Risos)
So this is not trivial, given the idea that we want to revive extinct species, because it turns out that an African and an Asian elephant can actually interbreed and have live young, and this has actually occurred by accident in a zoo in Chester, U.K., in 1978. So that means that we can actually take Asian elephant chromosomes, modify them into all those positions we've actually now been able to discriminate with the mammoth genome, we can put that into an enucleated cell, differentiate that into a stem cell, subsequently differentiate that maybe into a sperm, artificially inseminate an Asian elephant egg, and over a long and arduous procedure, actually bring back something that looks like this. Now, this wouldn't be an exact replica, because the short DNA fragments that I told you about will prevent us from building the exact structure, but it would make something that looked and felt very much like a woolly mammoth did.
Isto não é trivial, dada a ideia de que queremos fazer reviver espécies, porque acontece que um elefante africano e um elefante asiático podem acasalar e ter filhos e isso já aconteceu, por acidente, num zoo em Chester, no Reino Unido, em 1978. Portanto, podemos agarrar em cromossomas de um elefante asiático, modificá-los para todas as posições que já conseguimos discriminar com o genoma do mamute, podemos pô-los numa célula sem núcleo, diferenciá-los numa célula estaminal, diferenciá-los no que poderá ser um esperma, inseminá-lo artificialmente num ovo de elefante asiático e, ao fim de um procedimento longo e árduo, obter uma coisa parecida com isto. Mas, isto não será uma réplica exata, porque os curtos fragmentos de ADN de que vos falei impedir-nos-ão de construir a estrutura exata mas será uma coisa com um aspeto muito parecido com o do mamute-lanoso.
Now, when I bring up this with my friends, we often talk about, well, where would you put it? Where are you going to house a mammoth? There's no climates or habitats suitable. Well, that's not actually the case. It turns out that there are swaths of habitat in the north of Siberia and Yukon that actually could house a mammoth. Remember, this was a highly plastic animal that lived over tremendous climate variation. So this landscape would be easily able to house it, and I have to admit that there [is] a part of the child in me, the boy in me, that would love to see these majestic creatures walk across the permafrost of the north once again, but I do have to admit that part of the adult in me sometimes wonders whether or not we should.
Quando toco neste assunto com os meus amigos, dizemos muitas vezes: Onde é que o vamos pôr? Onde é que vamos instalar um mamute? Não há nenhum clima nem "habitat" adequado. Não é bem o caso. Acontece que há zonas de "habitat" no norte da Sibéria e no Yukon que podem albergar um mamute. Lembrem-se, era um animal muito adaptável que viveu sob terríveis variações climáticas. Portanto, esta paisagem poderá servir-lhe de casa e tenho que confessar que tenho uma costela infantil, o rapaz que há em mim adoraria ver estas criaturas majestosas a passear de novo pelo "permafrost" do Norte. Mas tenho que reconhecer que a minha parte de adulto por vezes pondera se o devemos fazer ou não.
Thank you very much.
Muito obrigado.
(Applause)
(Aplausos)
Ryan Phelan: Don't go away. You've left us with a question. I'm sure everyone is asking this. When you say, "Should we?" it feels like you're reticent there, and yet you've given us a vision of it being so possible. What's your reticence?
Ryan Phelan: Não fuja. Deixou-nos com uma pergunta. Decerto que estão todos a perguntar: Quando diz: "Devemos ou não?" Parece que tem algumas reticências mas deu-nos uma visão de que era possível. Quais eram as suas reticências?
Hendrik Poinar: I don't think it's reticence. I think it's just that we have to think very deeply about the implications, ramifications of our actions, and so as long as we have good, deep discussion like we're having now, I think we can come to a very good solution as to why to do it. But I just want to make sure that we spend time thinking about why we're doing it first.
H.Poinard : Não eram reticências. Acho que é preciso pensar profundamente sobre as implicações, as ramificações das nossas ações e, se tivermos uma boa e profunda discussão, como a que estamos a ter agora, penso que podemos chegar a uma boa solução. Mas quero ter a certeza que vamos ter tempo para pensar porque é que vamos fazer isto primeiro.
RP: Perfect. Perfect answer. Thank you very much, Hendrik.
RP: Resposta perfeita. Muito obrigada, Henry.
HP: Thank you. (Applause)
HP: Obrigado.